干膜差異化加工面臨的挑戰(zhàn)

蘇培濤 梅志雄

汕頭超聲印制板公司

1 印制板差異化加工簡介

1.1 差異化是印制板行業(yè)生存之道

差異化加工是指生產(chǎn)者向市場提供有獨(dú)特利益，并取得競爭優(yōu)勢產(chǎn)品的過程和結(jié)果。眾所周知，競爭的最高境界是避開競爭，實(shí)行差異化戰(zhàn)略。對(duì)目前印制電路板行業(yè)面臨的形勢和挑戰(zhàn)，為滿足客戶及終端制造商苛刻的個(gè)性化設(shè)計(jì)和多樣化需求，同時(shí)在制造過程中注重高品質(zhì)、高效率、低污染和低成本的目標(biāo)，針對(duì)客戶具體要求實(shí)現(xiàn)差異化加工是印制板制造業(yè)的必然選擇。企業(yè)需要面對(duì)的問題是對(duì)擁有的各種資源如何做到充分的整合、發(fā)揮以提升企業(yè)整體的競爭力，在創(chuàng)造獨(dú)特的產(chǎn)品和服務(wù)的同時(shí)，千方百計(jì)做到人無我有，人有我精。為達(dá)到這一目標(biāo)需要及時(shí)采取相應(yīng)的行動(dòng)和應(yīng)對(duì)措施，以確保企業(yè)獲得合理的利潤，并使其繼續(xù)生存和發(fā)展。

1.2 印制板差異化加工要求

隨著客戶設(shè)計(jì)及要求的多樣化，PCB加工從可制造性設(shè)計(jì)開始到板料選擇、加工流程確定、表面處理方式要求、品質(zhì)控制規(guī)格等都存在很大的差異性，對(duì)工廠內(nèi)部現(xiàn)有設(shè)備和生產(chǎn)工藝流程及控制方法等均提出越來越高的要求。因此，了解電路板差異化加工過程中存在的問題并積極應(yīng)對(duì)，在保證滿足客戶需求的同時(shí)，有效降低成本、提高效益。例如，板料類型的差異化，從過去普通FR-4到中高Tg板料、再到無鉛、無鹵、高頻射頻等特殊材料，工廠內(nèi)部從層壓、鉆孔、除膠渣、外形加工（含銑、V- CUT和沖外形）等工藝參數(shù)和生產(chǎn)條件需根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備和流程做相應(yīng)的試驗(yàn)和調(diào)整，才能找到最合適、最經(jīng)濟(jì)的加工條件以應(yīng)對(duì)這種差異化的發(fā)展。

1.3 圖形轉(zhuǎn)移差異化加工要求

印制板加工過程中圖形轉(zhuǎn)移工序的作用已不再極限于整板的線路和圖像的轉(zhuǎn)移，隨著客戶要求的特殊化，各種各樣特別的圖形需要通過干膜的保護(hù)來完成多種加工，其中最常見的加工方式是選擇性沉金+OSP表面完成工藝（圖1）。因沉鎳金和OSP二種表面處理工藝各自存在優(yōu)缺點(diǎn)，而選擇性沉鎳金工藝是綜合這二種工藝優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來的一種新的表面處理方式，產(chǎn)品應(yīng)用于移動(dòng)電話、通訊設(shè)備、高檔電子消費(fèi)品等。此外，局部位置鍍厚金工藝（圖2）、分段金手指（圖3）和分級(jí)金手指（圖4）等因客戶需要對(duì)局部位置鍍厚金，在加工過程中也需多次分開制作，因此需采用干膜進(jìn)行局部的保護(hù)才能進(jìn)行選擇性鍍金，板件制作中可能采用二次或三次至于多次的圖形移轉(zhuǎn)工藝。

2 干膜前處理加工的差異化

為應(yīng)對(duì)不同板件制作的要求，干膜結(jié)合力的保證首先是前處理的控制，例如：磨板的均勻性和板面的微觀粗糙度決定干膜與板面結(jié)合力的強(qiáng)弱，不同的板件和工藝流程需要采用不同的前處理方式。只有根據(jù)生產(chǎn)制作特點(diǎn)選擇合適的前處理方式才能在保證板件質(zhì)量的同時(shí)提高效率、降低生產(chǎn)成本。從投入產(chǎn)出上考慮，不同的產(chǎn)品檔次需要采用不同的加工方式和不同層次的物料，圖形轉(zhuǎn)移常用前處理方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比情況如下（表1）。

生產(chǎn)線需根據(jù)所加工板件特性及具體設(shè)備要求，有目的地選擇最適合板件結(jié)構(gòu)的前處理方式。

3 干膜貼膜控制的差異化

干膜的結(jié)合力，除前處理要求外，與干膜的型號(hào)、貼膜機(jī)狀態(tài)、熱壓棍質(zhì)量及貼膜機(jī)的工藝參數(shù)如：溫度、壓力、速度等均對(duì)結(jié)合力好壞有很大的影響。對(duì)內(nèi)層板或開激光窗的板件，可選擇厚度較薄的干膜（如感光層厚度：20 mm ～ 30 mm）以節(jié)約材料成本并提高生產(chǎn)效率；外層圖形轉(zhuǎn)移后電鍍流程，因存在電鍍夾膜的品質(zhì)隱患，一般采用感光層厚度40 mm ～ 50 mm的干膜；而選擇性干膜因板面線路已形成或有阻焊層導(dǎo)致平整度較差，需采用感光層厚度50 mm ～ 75 mm的厚干膜；部分特殊用途的干膜厚度可高達(dá)125 mm ～ 150 mm甚至200 mm。

貼膜過程是通過提高干膜的流動(dòng)性，借助熱壓輥的壓力使感光材料緊密粘合到板面上。因此，貼膜機(jī)熱壓棍選擇需要特別注意，貼膜機(jī)壓棍質(zhì)量對(duì)干膜壓合效果有極大的貢獻(xiàn)度，特別是壓棍膠層厚度和硬度對(duì)結(jié)合力的影響很明顯，熱壓棍需結(jié)合生產(chǎn)板件的差異化進(jìn)行相應(yīng)的選擇（見表2），以期得到良好貼膜效果。

此外，更換壓輥時(shí)建議在加熱管外壁均勻涂上高溫導(dǎo)熱膠，保證加熱的均勻性，減少局部過熱。如何有效評(píng)估干膜結(jié)合力的強(qiáng)弱，可通過設(shè)計(jì)專用的測試板定期采用各種測試圖形評(píng)估生產(chǎn)線的實(shí)際加工狀態(tài)。

4 干膜退膜加工的差異化

4.1 內(nèi)層及酸性蝕刻流程干膜退除

對(duì)顯影—蝕刻—退膜流程的板件，干膜退除通常較容易控制，一般采用氫氧化鈉體系，去膜濃度直接影響退膜后的膜碎大小，濃度愈低，膜碎愈小，但太小的膜碎會(huì)造成過濾困難，藥水的濃度在3×(1±0.5%)可完全退除干凈，但需注意控制好干膜貼膜到退膜的停留時(shí)間，特別是有盲孔或薄板控制不好也會(huì)有退膜不凈的問題。

4.2 外層圖形電鍍法干膜的退除

若板面與干膜結(jié)合力差將導(dǎo)致電鍍后出現(xiàn)滲鍍短路，從而影響板件良品率的控制。相反，由于干膜結(jié)合力太強(qiáng)在電鍍后會(huì)出現(xiàn)退膜困難。此外還經(jīng)常受外層圖形分布的不均勻、孔壁銅厚要求高等因素影響導(dǎo)致夾膜造成退膜不凈，夾膜問題成為制約很多廠家電鍍板件質(zhì)量及產(chǎn)量的主要原因，是業(yè)界急需徹底解決的技術(shù)難題之一。

隨著精細(xì)線路板件的日益增多，有機(jī)退膜液不會(huì)對(duì)錫層（或鉛錫層）造成攻擊，并有利于成品率的提升。在有機(jī)退膜劑中，有機(jī)堿能夠與干膜中帶羧基的聚合物反應(yīng)，使大塊的干膜碎裂成小塊；氯鹽能促使干膜與銅鍍層之間的界面快速分離；山梨醇使有機(jī)退膜劑能快速到達(dá)干膜內(nèi)部；在有機(jī)堿、氯鹽和山梨醇三者的配合，使得有機(jī)退膜劑具有從銅基材上快速剝離“夾膜”狀干膜的優(yōu)良性能（圖5和圖6）。已越來越多的廠家采用有機(jī)退膜劑代替原用的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，不同退膜液參數(shù)和要求存在較大的差異化（表3）。

4.3 選擇性干膜的退膜

在選擇性干膜制作過程中，與干膜結(jié)合的材料是阻焊劑、字符或樹脂，這些物質(zhì)的表面本身也是高分子聚合物，與干膜會(huì)發(fā)生不同程度的化學(xué)反應(yīng)，所以選擇性干膜結(jié)合力會(huì)比內(nèi)外層干膜與銅面的結(jié)合力強(qiáng)得多，因此退膜難就成為選擇性干膜的主要問題，一般需要從專用設(shè)備和退膜藥水選擇方面進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，才能較好的退除二次干膜。

生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)方面：建議流程可分成二步，每步處理時(shí)間約2～3分鐘共需4～6分鐘，前后二段采用不同的藥水（如：第一段采用NaOH，第二段采用有機(jī)退膜水或第一段采用浸泡方式，第二段再上線退膜），第一段要求除掉大部分的干膜，第二段采用高壓的方式對(duì)付殘留的膜渣。

退膜藥水和流程方面：退膜藥水需與選擇性干膜和所使用的阻焊劑相兼容，一般要通過現(xiàn)場的試驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)行確定并優(yōu)化，盡量使阻焊劑完全固化后再貼膜（可通過增加UV光固化或烘烤的方式），同時(shí)建議在化學(xué)鎳金或加工局部鍍金后再印字符，以減少字符油墨處退膜不凈的情況。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際板件的生產(chǎn)需要通過試驗(yàn)篩選和確定最佳的批量加工條件，實(shí)行差異化的控制。

5 常見不良對(duì)策及預(yù)防

5.1 常見不良現(xiàn)象的界定

印制線路板制造過程中，任何前處理的不良均會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)結(jié)合力下降，無論是內(nèi)外層圖形轉(zhuǎn)移還是選擇性干膜，若干膜結(jié)合力太弱，酸蝕流程會(huì)出現(xiàn)開路或缺口，而電鍍流程容易出現(xiàn)滲鍍現(xiàn)象（圖7）。

然而，在印制線路板制造中，圖形轉(zhuǎn)移干膜加工通常屬于中間過程，結(jié)合力也并不是越強(qiáng)越好，結(jié)合力太強(qiáng)會(huì)出現(xiàn)退膜不凈（圖8），導(dǎo)致“過猶不及”，特別是選擇性干膜存在退膜難的問題非常普遍。

5.2 一般問題的分析解決方案

受圖形轉(zhuǎn)移差異化加工工藝的影響，特別是生產(chǎn)過程出現(xiàn)的影響因素很多，真正原因可能也較為復(fù)雜。六西格瑪是在全面質(zhì)量管理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種有效的管理方法，建議采用6Sigma的D-M-A-I-C模式開展改進(jìn)活動(dòng)?；镜墓ぷ髁鞒毯退悸房擅枋鰹镈MAIC：界定（Define）、測量（Measure）、分析（Analysis）、改進(jìn)（Improve）和控制（Control），調(diào)查分析問題的基本對(duì)策和流程如下：

（1）DM：對(duì)板件缺陷或切片進(jìn)行認(rèn)真的分析和界定；

（2）A：根據(jù)實(shí)際加工流程分析，深入現(xiàn)場尋找問題發(fā)生的根源；

（3）I：針對(duì)存在的問題進(jìn)行恢復(fù)、試驗(yàn)并加以改進(jìn)和提升；

（4）C：及時(shí)將有效的控制方法形成文件進(jìn)行固化并指導(dǎo)生產(chǎn)。

六西格瑪?shù)膶?shí)踐徹底打破了傳統(tǒng)的“提高質(zhì)量就意味著增加成本”的老觀念，工廠可以在提高質(zhì)量的同時(shí)降低成本。六西格瑪精通于數(shù)據(jù)分析及先進(jìn)的問題解決技術(shù)，可提供解決頑固品質(zhì)問題的工具，當(dāng)然六西格瑪還有更重要的作用，那就是改變企業(yè)的文化，注入創(chuàng)新的“基因”，使企業(yè)持續(xù)保持活力。

6 小結(jié)

“高質(zhì)量、低成本、短交期”和“改善無止境”的精益生產(chǎn)理念是印制板差異化加工需要追求的目標(biāo)，通過有效整合現(xiàn)有資源并不斷進(jìn)行創(chuàng)新，要想在工作上有所突破，必須在精細(xì)化上下功夫?！褪菍I(yè)化，‘細(xì)’就是具體化，‘精細(xì)化’管理，就是在日常生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)細(xì)微、細(xì)小的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，精益求精才能應(yīng)對(duì)印制板行業(yè)不斷面臨的挑戰(zhàn)。印制板行業(yè)如何整合資源、控制成本、保護(hù)環(huán)境？如何通過生產(chǎn)工藝的不斷創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)差異化的加工？這將是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的根本所在。

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